鉅大LARGE | 點擊量:1025次 | 2020年06月08日
磷酸鐵鋰電池未來仍是主流動力鋰電池
為何說電池是電動汽車的心臟?這要先從電動汽車的歷史說起。一說起電動新能源車,很容易將其歸納為一個全新的技術(shù)以及事物。其實,電動汽車的歷史遠比想象的早,甚至早于燃油汽車。美國人托馬斯·達文波特于1834年制造出第一輛直流電機驅(qū)動的電動汽車;1838年蘇格蘭人羅伯特·戴維森發(fā)明了電驅(qū)動的火車;時至今日依然使用的有軌電車是1840年在英國出現(xiàn)的專利。世界上第一輛電動汽車于1881年誕生,發(fā)明人為法國工程師古斯塔夫·特魯夫,這是一輛用鉛酸電池為動力的三輪車。之后就出現(xiàn)了以鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等燃料動力電池作為電力。
可以看到,雖然電動汽車早于燃油車發(fā)展,并在早期取得了一定的規(guī)模,但在近代,由于燃油汽車的大力發(fā)展,使電動汽車在競爭中受挫。但真正的問題是,過去以鉛酸電池為主的電動汽車,受制于鉛酸電池的密度、壽命、功率等多方面限制,一直沒有辦法在動力源,也就是電池方面取得突破,以至于使電動汽車發(fā)展陷入停滯。
鋰離子電池的分類及優(yōu)缺點
這一問題直到鋰離子電池的出現(xiàn)且經(jīng)20年大力發(fā)展才得以逐步改善解決。
鋰離子電池通常分兩大類:
鋰金屬電池:鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。
鋰離子電池:鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質(zhì)的電池。
雖然鋰金屬電池的能量密度高,理論上能達到3860瓦/公斤。但是由于其性質(zhì)不夠穩(wěn)定而且不能充電,所以無法作為反復(fù)使用的動力鋰電池。而鋰離子電池由于具有反復(fù)充電的能力,被作為重要的動力鋰電池發(fā)展。但因為其配合不同的元素,組成的正極材料在各方面性能差異很大,導(dǎo)致業(yè)內(nèi)對正極材料路線的紛爭加大。
通常我們說得最多的動力鋰電池重要有磷酸鐵鋰離子電池、錳酸鋰離子電池、鈷酸鋰離子電池以及三元鋰離子電池(三元鎳鈷錳)。
以上各類電池都有優(yōu)缺點,大致歸納為:
磷酸鐵鋰:
優(yōu)點:壽命長、充放電倍率大、安全性好、高溫性好、元素無害、成本低。
缺點:能量密度低、振實密度低(體積密度)。
三元鋰:
優(yōu)點:能量密度高、振實密度高。
缺點:安全性差、耐高溫性差、壽命差、大功率放電差、元素有毒(三元鋰離子電池大功率充放電后溫度急劇升高,高溫后釋放氧氣極容易燃燒)。
錳酸鋰:
優(yōu)點:振實密度高、成本低。
缺點:耐高溫性差,錳酸鋰長時間使用后溫度急劇升高,電池壽命衰減嚴重(比如日產(chǎn)電動汽車LEAF).
鈷酸鋰:
通常用于3C產(chǎn)品,安全性極差,不適合做動力鋰電池。
理論上,我們要的電池應(yīng)該是能量密度高、體積密度高、安全性好、耐高溫低溫、循環(huán)壽命長、無毒無害、可大功率充放電,聚所有優(yōu)點為一體而且低成本。但目前并不存在這樣的電池,那么在不同種類電池的優(yōu)缺點中就要取舍。而且,不同的電動汽車對電池的需求點也是不同的,因此只有立足于長遠地對電動汽車作出判斷,才能有利于我們正確地判斷電池路線的選擇。
磷酸鐵鋰離子電池的優(yōu)越性
這里就要回溯前兩篇的論述,我們分析了未來的電動汽車應(yīng)該以小里程、快充電的電動汽車為主。而目前家用車要長續(xù)航的雙?;旌蟿恿Γ约肮皇袌龅拇罄m(xù)航純電汽車。那么這樣的車要什么樣的電池?
一、安全
首先安全是汽車必備的前提。汽車不同于手機和電腦,汽車在高速行駛中有可能遇到眾多不可預(yù)知因素,比如車禍造成的電池擠壓和撞擊。而任何一個不利的因素,都有可能造車車毀人亡。我們可以看到一些老年代步車使用劣質(zhì)的鉛酸電池,完全沒有安全保障,電池自燃、受撞擊燃燒的案例比比皆是。再比如特斯拉近一年的持續(xù)著火事件,雖然得利于特斯拉的安全設(shè)計并沒有出現(xiàn)人員傷亡。但同時也要看到,這幾次事件都是非常輕微的碰撞事故,碰撞本身對車和人并無傷害,而電池卻著火了,那么假如是更嚴重的事故呢?
二、高倍率放電壽命
普通汽車使用壽命長達數(shù)十年,一輛電動汽車的電池,10年至少要3000次的循環(huán)壽命。電池作為比較貴的部件,壽命能否與車等同是非常重要的,既要保證車輛的性能又要保證車主的利益,這樣才能利于市場的推動。目前世界各車企的電動汽車,只有去年上市的比亞迪“秦”做到了電芯終生質(zhì)保。
電池的壽命也就是循環(huán)壽命,并非簡單的電池參數(shù)給出的數(shù)字。電池的循環(huán)壽命和電池的循環(huán)狀態(tài)是息息相關(guān)的,比如放電倍率、充電倍率、溫度等。通常電池實驗室數(shù)據(jù)得出的循環(huán)壽命,是以0.3C恒定的充放電倍率,在20度恒定最佳溫度下得到的。但是在實際用車過程中,倍率和溫度都是非恒定的。這也就是為何通常無論是筆記本、手機,還是電瓶車的電池,實際使用中的壽命都遠遠不如廠商給出的數(shù)據(jù)的原因。而中小里程純電以及長續(xù)航雙?;旌蟿恿?,因為所帶的電池比較少,對其放電的要求就會更高,對壽命的影響就會更大。
下一篇:2020年動力電池將扎堆退坡?